Power-to-Heat als integraler Teil der Energiewende!

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Power-to-Heat integraler Bestandteil der Energiewende

Zusammenfassung

Durch die Energiewende und die damit verbundene volatile, dezentrale Energieeinspeisung ist es notwendig, dass die Stromnetze auch lokal stabilisiert werden. Ein bewährtes Mittel sind Power-to-Heat Anlagen, die Strom in Wärme umwandeln. Die Firma Siekerkotte baut Anlagen dieser Art von einigen Watt bis zu zehn Megawatt und ist seit 26 Jahren erfolgreich am Markt unterwegs.

Hintergrund

Energieversorger in Europa sind dazu verpflichtet, die Last auf den europäischen Stromnetzen in einem Gleichgewicht bei fünfzig Hertz mit einer Toleranz von 100 Millihertz zu halten. In der Vergangenheit wurden die Grundlast, als auch die Nachfragespitzen auf Erzeugerseite durch konventionelle Großkraftwerke (Atomkraft, Kohle, Gas) bereitgestellt und dieses Gleichgewicht beispielsweise durch Anpassung der Turbinendrehzahl stabil gehalten.

Im Zuge der Energiewende (Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energie (EE)) betreten immer mehr kleinere, dezentrale Stromerzeuger (Wind, Photovoltaik, Biogas) den Markt. Der von ihnen erzeugte Strom wird unabhängig vom realen Bedarf bevorzugt in die Netze eingespeist. Das belastet die Netze und gefährdet die Netzstabilität.

2015 wurde knapp 1/3, am 15. Mai 2016 waren gar 82% des Stromverbrauches in Deutschland durch EE gedeckt. Um nun bei einem immer größer werdenden Anteil von EE die Netzstabilität zu sichern, müssen neue Wege beschritten werden. Als praktikabel erweisen sich zwei Lösungen: Speichern oder Kopplung des Strommarktes mit dem Wärmemarkt.

Lösungsansätze

Man kann den „Überstrom“ bei einem Angebotsüberhang (z.B. sehr windige oder sonnenreiche Tage) versuchen zu speichern, um bei hoher Nachfrage diesen Speicher wieder abzubauen. Die unterschiedlichsten Ansätze der Speichertechnik werden diesbezüglich diskutiert und zum Teil getestet.  In der Praxis bewährt hat sich, neben anderen, ein schon lange bekanntes Prinzip: Strom in Wärme zu verwandeln, das so genannte Power-to-Heat-Verfahren. Nun sträubte man sich in der Vergangenheit häufig den energetisch hochwertigen Strom in Wärme umzuwandeln, da die Rückumwandlung nur unter hohen Verlusten möglich ist. Heute werden solche Power-to-Heat-Anlagen bereits in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen verbaut und in Form von integrierten Lösungen – etwa eine Photovoltaikanlage mit elektrischen Erhitzer – angeboten. Diese Anlagen sind keine Stromspeicher, sondern stellen die erzeugte Wärme für den Eigenbedarf oder die Nutzung im lokalen Wärmemarkt zur Verfügung.

Politisch und ökonomisch wird die Notwendigkeit solch stabilisierender Power-to-Heat-Anlagen klar erkannt. Im Koalitionsvertrag der heutigen Bundesregierung heißt es dazu: „In einem Strommarkt mit einem weiter zunehmenden Anteil von Strom aus EE werden wir Strom, der sonst abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im Wärmebereich, nutzen.“ Auch im Weißbuch des BMWi von 2015 wird geschrieben: „Die Öffnung der Regelleistungsmärkte ist unbedingt notwendig, um die Mindesterzeugung aus konventionellen Kraftwerken weiter abzusenken und gleichzeitig die Systemstabilität aufrechterhalten zu können.“ Etwas weiter dazu heißt es: „Durch Sektorkopplung erneuerbaren Strom für Wärme, Mobilität und Industrie nutzen … ist einer der Schwerpunkte des Handelns in den nächsten Jahren.“  McKinsey kommt in einer Studie über den Strommarkt und die Stromnetze zu dem Schluss, dass selbst bei perfekt ausgebauten Netzen im Jahre 2050 173 Terawatt an überschüssiger Energie zur Verfügung stehen werden, die intelligent genutzt werden sollte, damit sie nicht abgeriegelt werden muss.

Power-to-Heat-Anlagen bilden somit die technische Grundlage, damit die Integration von Strom- und Wärmemarkt gelingen kann.

Vorteile von Power-to-Heat-Anlagen

Die Vorteile einer Power-to-Heat Anlage sind:

  • Technischen Voraussetzungen sowohl für den Minutenreservemarkt als auch für den Sekundärreservemarkt werden erfüllt.
  • Ist stufenlos regelbar und auch häufige Schaltvorgänge sind möglich, solange die kontinuierliche Wärmeabnahme gesichert ist.
  • Eignen sich hervorragend als Ergänzung zu BHKW-Anlagen, da diese schon an die lokale Wärmeversorgung angeschlossen sind.
  • Die Wärmeversorgung wird im Fall eines längeren Regelenergieabrufs ohne Unterbrechung gewährleistet. Damit ist der Einsatz gerade im Segment Minutenreserve sehr sinnvoll.
  • Kann als selbstständige technische Einheit in sogenannte virtuelle Kraftwerke integriert werden.

Aus diesen Gründen eignen sich Elektroerhitzer – im Bereich bis 10 MWatt als Widerstandsheizungen und darüber hinaus als Elektrodenkessel ausgeführt-  hervorragend für Unternehmen und öffentliche Versorger, die damit den Netzbetreibern ein flexibles Asset für die negative Sekundärregelleistung zur Verfügung stellen und sich diese Leistung von den Netzbetreibern monetär vergüten lassen bzw. den Eigenverbrauch von EE steigern wollen.

Siekerkotte Lösungen

Die Firma Siekerkotte fertigt seit über 26 Jahren elektrische Erhitzer im Leistungsbereich von einem Kilowatt bis zu mehreren Megawatt und von 230 Volt bis zu 690 Volt. Die Geräte werden für die individuellen Prozessbedürfnisse des Kunden konstruiert und gebaut. Dabei wählt der Kunde, ob er nur den reinen elektrischen Erhitzer geliefert bekommen möchte oder ein komplettes System inklusive der dazu gehörigen Steuerungs- und Regeltechnik. Kompakte Skid-Systeme, Pumpen- oder Ventilatorentechnik, Verrohrung und Isolierung können ebenfalls Teil der Lösung sein. Siekerkotte fertigt, liefert und übergibt das System auf Kundenwunsch schlüsselfertig inklusive erfolgreicher Inbetriebnahme. Zu den Kunden gehören Kraftwerke, Anlagenbau, chemische Industrie, Automobil-und Kunststoffindustrie, Pharma und Food, Marineindustrie, der Maschinenbau etc.